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古樹防雷技術方案

發布時間：2022-07-27 15:15:13

一、現場勘查情況：
被保護物為銀杏樹，樹齡300年。樹高30M，樹冠為20M。
古樹生長的一般比較高壯，根據雷電活動的特征，位居高點的物體遭受雷擊的可能性很大。雷電放電時，能產生高達數萬伏甚至數十萬伏的沖擊電壓，由于雷電的熱效應，還會將使雷電通道中木材纖維縫隙和其它結構中間的縫隙里的空氣劇烈膨脹，同時使水分及其它物質分解為氣體，在被雷擊物體內部出現強大的機械壓力，使被擊物遭受嚴重破壞或造成爆炸，雷像一把利斧，會整齊地從古樹的中間劈下，古樹被劈成了兩半。古樹見證著白然環境的變遷，被成為綠色文物和活化石，根據以上情況所述，所涉及的古樹完善并安裝有效的防雷系統已顯的尤為重要。
二、依據的規范:
1.《古樹名木防雷技術規范》
2.《中華人民共和國文物保護法》；
3.《文物建筑防雷技術規范》QX189-2013
4.《文物建筑雷電防護技術規范》DB11/741-2010；
5.《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010；
6.《古建筑木結構維護與加固技術規范》GB50165-92；
7.《建筑物防雷》IEC 61024
8.《古建筑物木結構維護與加固技術規范》lGB50165-92 （摘要）
9.其它現行國家規范、規程及標準；
10.現行文物保護、管理規范、規定和條例；
三、方案設計：
1.方案組成
本方案包括二大部分
第一部分:直擊雷防護，其目的是保護古樹不被直擊雷擊壞。
第二部分:防雷地網的制作，地網是避雷針、避雷帶、避雷器等設施有效發揮作用的保障。
2.方案達到的目的
保障古樹在雷雨季節免被雷擊，確保古樹的安全。
3.方案的具體內容
3.1.古樹名木的防雷分類
1.古樹名木應根據古樹名木的珍稀程度、地區雷暴日等級劃分，按防雷要求分為以下三類：
a)凡樹齡在300年以上，特別珍貴稀有、具有重要歷史文化價值和紀念意義、重要科研價值且處于強雷區的古樹名木為一類防雷古樹名木；
b)凡樹齡在100年以上，不足300年的為二類防雷古樹名木，樹齡雖不足300年，但處于重要風景旅游區且處于高雷區的古樹名木為二類防雷古樹名木；
c)其他古樹名木及古樹后續資源且處于多雷區(樹齡在80a以上)為三類防雷古樹名木；
處于強雷暴區的二類防雷古樹名木應按一類防雷古樹名木的技術要求進行防雷保護。
根據以上要求及結合古樹的實際情況，并考慮到更安全有效的防護方式，本方案按所涉及古樹按最高防雷類別進行防護，滾球半徑按30米進行計算。
2.避雷針安裝
3.2.1避針的安裝高度
由于古樹樹冠比較龐大，如安裝普通避雷針，根據GB50057-2010規范規定和計算，需架設很高才能對樹木有效防護，如避雷針架設太高，即影響美觀，則對針桿的固定問題增加很大難度，又存在安全問題。因此我們選用提前放電避雷針進行防護，單支避雷針的保護范國計算公式如下：
第一類建筑物滾球半徑hr＝30米
第二類建筑物滾球半徑hr＝45米
第三類建筑物滾球半徑hr＝60米

h為避雷針高度；
hx為被保護物高度；
根據以上計算，安裝一支高于古樹最高樹干1.5米的提前放電避雷針，可以完全有效的對單棵樹進行雷擊防護。
3.2.2避針的安裝
避雷針固定于樹體的主干部位或粗壯枝干上，在樹干上設置避雷針考慮樹體的生長變化，采用柔性材料底襯的抱擁固定，柔性材料的寬度應大于抱箍寬度，且抱箍長度應留有一定余量。抱箍應選擇絕緣材料。
3.2.3避雷針引下線的安裝
引下線應選用圓鋼、圓銅或多芯金屬絞線，優先選用絕緣多芯銅絞線。單根引下線的截面積不應小于100mm2。使用兩根以上引下線時，每根引下線的截面積應不小于50m2。考慮到安全性、實用性、導電率及美觀性，我們采用120平方銅絞線單根引線與接地網連接。
引下線應沿樹體的樹冠稀疏一側敷設，敷設應平直，并經最短路徑接地，不可彎成直角或銳角。引下線與避雷針的連接應采用機械連接或電氣焊接，其連接點過渡電阻應不大于0.03Q，并做好連接點的防腐處理。
引下線沿樹干敷設時應套絕緣管，并用抱箍與樹干固定，固定抱箍的間距不應大于3m，抱箍內采用柔性材料做底村，柔性材料的寬度應大于抱箍寬度，且抱箍長度應留有一定的余量
引下線護管顏色與樹干顏色相同或相近。引下線在接閃器端及接地體端的連接點外均應預留定的余量。應在引下線距地面1.8m處設置斷接卡或不同金屬連接時設轉換器，地面至2.5m高度應采用絕緣塑料套管作保護。應在引下線距地面3m高度內設置防雷警示標識。
3.地網的設計與制作
標準地網是為防雷提供雷電流的最終去處，地網的好壞直接影響到防雷的效果，本案地網要求制作接地電阻小于10歐姆的地網，考慮到地網埋深與地下，普通材質極其容易遭受腐蝕，普通材料地網一兩年就需要翻修。考慮到地網使用的長久性和經濟性，因此我們選用非金屬接地模塊和銅包鋼接地體，焊接點熱熔化焊接方法，進行地網制作。
地網接地電阻要求小于10歐。挖溝深1米，寬0.5米，長6米。
接地極應設置在古樹名木的樹冠稀疏的一側，并在樹冠的垂直投影3m之外。接地體由垂直接地體和水平接地體組成，接地體的埋設深度不宜小于1m。垂直接地體宜采用角鋼、圓鋼或鋼管，其中:角鋼應不小于40mm×4mm，圓鋼直徑應不小于20m，鋼管直徑應不小于50mm，壁厚應不小于3.5mm
垂直接地體長度不宜小于2.5m，垂直接地極間距應大于5m。水平接地體宜采用圓鋼或扁鋼，其中:圓鋼直徑應不小于12m扁鋼截面積應不小于100m2，其厚度應不小于4m。采用深井技術設置接地體，不宜由單根垂直接地體組成，垂直接地體宜采用熱鍍鋅鋼管，鋼管直徑不應小于80mm，壁厚不應小于4mn，長度由設計計算確定。
接地裝置的接地電阻值應符合下列要求
a)一類古樹名木防雷接地裝置的接地電阻不大于109:
b)二類古樹名木防雷接地裝置的接地電阻不大于209
c)其他古樹名木防雷接地裝置的接地電阻不大于3092。
接地裝置的安裝
接地體的連接應采用搭接焊，搭接長度必須符合下列規定
a)扁鋼與扁鋼搭接長度為扁鋼寬度的二倍，且至少三個棱邊施焊；
b)圓鋼與圓鋼搭接長度為圓鋼直徑的六倍，且雙面施焊；
c)圓鋼與扁鋼連接時，其長度為圓鋼直徑的六倍，且雙面施焊:
d)接地體的焊接必須牢固無虛焊，并在焊接處進行防腐處理。
接地體與人行道或活動場所距離應不小于3m，為防止雷擊發生時產生的跨步電壓，當無法滿足要求時，應采取深埋不低于1m或敷設絕緣層。
當古樹名木附近有多種金屬構筑物時，應考慮在接地體作均壓等電位連接，若共用接地，接地電阻值應以最小值為準。

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